EP2521427A1

EP2521427A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Formierung von Dachionenpulsen aus Elektronenstrahlionenquellen

Info

Publication number: EP2521427A1
Application number: EP11165031A
Authority: EP
Inventors: Frank Dr.-Ing. Großmann; Günter PD Dr.rer.nat.habil. Zschornack
Original assignee: Dreebit GmbH
Current assignee: Dreebit GmbH
Priority date: 2011-05-06
Filing date: 2011-05-06
Publication date: 2012-11-07

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Formierung von Dachionenpulsen aus Elektronenstrahlionenquellen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Formierung von Dachionenpulsen aus einer Elektronenstrahlionenquelle (1), wobei das extraktionsseitige Fallenpotential zeitgesteuert zur Ionensammlung auf U 0 +U B1 angehoben und zur Ionenextraktion auf U 0 -U B2 abgesenkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungscharakteristik der Falle derart gestaltet ist, dass die Absenkung des extraktionsseitigen Fallenpotentials einem zeitlich fallenden Funktionsverlauf von U B folgt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Formierung von Dachionenpulsen aus Elektronenstrahlionenquellen und eine dafür geeignete Vorrichtung.
Als lonenquellen für medizinische Teilchentherapieanlagen finden derzeit üblicher Weise Electron Cyclotron Resonanz ECR-lonenquellen in Verbindung mit einem Strahlchopper Verwendung. Diese Quellen liefern mit ausreichender Intensität Ionen wie C⁴⁺, welche dann für eine effiziente Beschleunigung in einem Synchrotron noch auf C⁶⁺ nachionisiert werden müssen.
Vollständig ionisierte Kohlenstoffatome (C⁶⁺) werden direkt von Elektronenstrahlionenquellen, auch als EBIS Electron Beam Ion Source bezeichnet, geliefert.
Bei heutigen Ionentherapieanlagen mit Protonen und Kohlenstoffionen werden im Falle von Kohlenstoff C⁴⁺-Ionen nach erfolgter Vorbeschleunigung in einer Strippervorrichtung zu C⁶⁺-Ionen ionisiert. Der Aufwand für die Ionenerzeugung und für die Ionenvorbeschleunigung vor der Injektion in ein Synchrotron kann dramatisch verringert werden, wenn eine Elektronenstrahlionenquelle eingesetzt wird, welche die erforderliche Anzahl von C⁶⁺-Ionen, beziehungsweise von Protonen im Impuls bei guter Strahlemittanz liefert und deren Impulslänge den Erfordernissen einer "single-turn"-Injektion in das Synchrotron angepasst ist, beziehungsweise wenn die Ionenextraktion für eine "multi-turn"-Injektion ausgelegt ist. Die originäre Verfügbarkeit von C⁶⁺-Ionen ermöglicht es, den LINAC-Injektor deutlich zu verkürzen und bedeutet weiter den Verzicht auf eine zusätzliche Strippervorrichtung im Strahlkanal.
Der Einsatz von Elektronenstrahlionenquellen erfordert für die "multi-turn"-Injektion eine Pulsform, die am besten durch einen Dachionenpuls gekennzeichnet ist.
Die aus Elektronenstrahlionenquellen extrahierten Ionenpulse zeigen jedoch wegen des Funktionsprinzips derselben eine Pulsform, die oftmals einem asymmetrischen Gaußpuls nahe kommt. Diese Pulsform entsteht durch den Schaltprozess der einer Elektronenstrahlionenquelle immanenten Ionenfalle und hat für alle bisher bekannten Elektronenstrahlionenquellen praktisch die gleiche qualitative Form.
Sind bei einer "single-turn"-Injektion Ionenpulse im Bereich von etwa zwei µs erforderlich, so stellt die "multi-turn"-jektion an die zu realiserende Pulsform am Ausgang der Ionenquelle besondere Anforderungen. Erforderlich sind Dachionenpulse über eine Breite von mehreren Zehn µs, wobei es auf eine entsprechende Flankensteilheit und eine möglichst hohe Stabilität des Impulsdaches über die gesamte Pulslänge ankommt.
Gelöst wurde dieses Problem in Verbindung mit ECR-Ionenquellen nach dem Stand der Technik durch die Einbringung eines Strahlbunchers in den originär kontinuierlichen Ionenstrahl, welcher dann entsprechende Ionenpulse aus dem DC-Strahl herausschneidet. Sollen die Vorteile einer Elektronenstrahlionenquelle genutzt werden, ist eine solche Technik nicht einsetzbar, da die Elektronenstrahlionenquelle gepulst arbeitet.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine technische Lösung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, wie über einen weiten Zeitbasisbereich Dachionenpulse geformt werden können, beziehungsweise wie generell auf die Pulsform der extrahierten Ionenpulse Einfluss genommen werden kann. Ziel ist es dabei eine Lösung zu finden, mit der Dachionenpulse bei der Extraktion von Ionen aus EBIS-Ionenquellen geformt werden können, um den Anforderungen an verschiedene Beschleunigerregime gerecht zu werden.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der selbständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Formierung von Dachionenpulsen aus einer Elektronenstrahlionenquelle wird das extraktionsseitige Fallenpotential zeitgesteuert zur Ionensammlung auf U₀+U_B1 angehoben und zur Ionenextraktion auf U₀-U_B2 abgesenkt und das Fallenpotential an die Ionenenergieverteilung in der EBIS-Falle angepasst. Dabei ist die Öffnungscharakteristik der Falle derart gestaltet, dass die Absenkung des extraktionsseitigen Fallenpotentials einem zeitlich fallenden Funktionsverlauf von U_B folgt.
Die Konzeption der Erfindung besteht darin, dass die Absenkung des extraktionsseitigen Fallenpotentials von U₀+U_B1 auf U₀-U_B2 nicht, wie im Stand der Technik, im Bereich weniger Mikrosekunden erfolgt, sondern dass die Absenkung über einen längeren Zeitraum erfolgt, in dem die Absenkung nicht quasi-diskret durch einen einzigen Umschaltvorgang, sondern einem zeitlich fallenden Funktionsverlauf des Potentials U_B folgt. Die Zeit für den Schaltvorgang entspricht damit in der Regel einem Vielfachen der Schaltzeit von Fallen nach dem Stand der Technik.
Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung folgt das Fallenpotential dem zeitlichen Funktionsverlauf von U_B als kontinuierlicher Spannungsabfall.
Alternativ dazu folgt das Fallenpotential dem zeitlichen Funktionsverlauf von U_B in mehreren diskreten Schritten.
Besonders vorteilhaft sind dabei zehn oder mehr Schritte vorgesehen, wobei das Verfahren weiter dadurch verbessert wird, dass eine Glättung des Verlaufes erfolgt.
Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, die Öffnungscharakteristik der Falle derart zu gestalten, dass Schaltzeiten von 10µs bis 100µs oder mehr in Abhängigkeit der Länge L von inneren Driftröhren der Falle angewendet werden.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Formierung von Dachionenpulsen aus einer Elektronenstrahlionenquelle ist dadurch gekennzeichnet, dass an einer extraktionsseitigen Driftröhre aus einem Driftröhrenensemble ein Pulsgenerator zur Steuerung des Fallenpotentials angeordnet und derart ausgebildet ist, dass das extraktionsseitige Fallenpotential zeitgesteuert zur Ionensammlung auf U₀+U_B1 angehoben und zur Ionenextraktion auf U₀-U_B2 absenkbar und die Öffnungscharakteristik der Falle derart gestaltet ist, dass die Absenkung des extraktionsseitigen Fallenpotentials einem zeitlich fallenden Funktionsverlauf von U_B folgt.
Vorteilhaft wird die Vorrichtung dadurch weitergebildet, dass ein RC-Glied zur Glättung des Steuerpulses angeordnet ist.
Die Erfindung bezieht sich auf eine neue Art der Quellensteuerung, deren Wesen darin besteht, das extraktionsseitige Fallenpotential der Elektronenstrahlionenquelle, also das Schalten von U₀+U_B1 auf U₀-U_B2, mit technischen Mitteln zeitgesteuert und angepasst an die Ionenenergieverteilung in der EBIS-Falle zu steuern. Dass dies erforderlich ist folgt aus der Überlegung, dass die Ionen in der Falle beim Öffnen der Falle über eine gewisse Energieverteilung verfügen und in Abhängigkeit von ihrer aktuellen Bewegungsrichtung maximal eine Strecke von der doppelten Fallenlänge L durchfliegen müssen. Dies ist äquivalent einer zusätzlichen Flugzeit durch die Fallenregion und spiegelt sich in der Breite des extrahierten Ionenpulses wieder.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen ermöglichen es, die Öffnungscharakteristik der Falle so zu gestalten, dass das Fallenpotential einem zeitlichen Funktionsverlauf von U_B folgt, wodurch Dachionenpulse generiert werden können. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt dies mit einem Spezialpulsgenerator und nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mit einem Spezialpulsgenerator verbunden mit einer zusätzlichen RC-Glättung des Steuerpulses.
Da der Kern der Erfindung in einer Absenkung des Fallenpotentials über der Zeit nach einem Funktionsverlauf besteht, ist es folgerichtig, dass dieser Funktionsverlauf auch durch andere technische Lösungen als den Spezialpulsgenerator, beispielsweise elektronisch, erreicht werden kann. Dabei kann der Verlauf der Absenkung des Fallenpotentials sowohl über digitale, diskrete Spannungsabsenkung, als auch über analog vorgegebene Spannungsverläufe realisiert werden.
Die erfindungsgemäßen Ionenquellen sind für die medizinische Hadronen-Teilchentherapie einsetzbar, welche gegenwärtig vornehmlich mit Protonen und Kohlenstoffionen erfolgt. Von Bedeutung ist die Erfindung für unterschiedliche Formen der medizinischen Teilchentherapie, wie die synchrotronbasierte Teilchentherapie, die Teilchentherapie mit CYCLINACs, die Teilchentherapie mit Kompaktbeschleunigerlösungen und für die Teilchentherapie mit Rapid Cycling Medical Synchrotrons RCMS. Elektronenstrahlionenquellen stellen eine neue Generation von Ionenquellen für medizinische Teilchentherapiebeschleuniger dar, für die bisher vornehmlich, aber nicht ausschließlich, Synchrotrone eingesetzt wurden.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Elektronenstrahlionenquellen können die Intensitäten so gesteigert werden, dass ein Einsatz für Teilchentherapieanlagen mit all den Vorteilen einer Elektronenstrahlionenquelle möglich wird. Damit werden die Elektronenstrahlionenquellen attraktive Alternativen zum Einsatz von ECR-Ionenquellen. Diese Quellen sind kommerziell verfügbar und ihr Einsatz kann die Kosten von Strahltherapieanlagen injektionsseitig merklich senken.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften von Elektronenstrahlionenquellen für medizinische Anwendungen sind die Reinheit des Ionenimpulses, die Langzeitstabilität der Quelle, die hervorragende Strahlemittanz und die Tatsache, dass praktisch alle stabilen Elemente des Periodensystems Verwendung finden können. Darüber hinaus können diese Quellen Ionenimpulse mit einer Impulsbreite von 1 µs bis zu 100 µs liefern. Die erfindungsgemäßen Elektronenstrahlionenquellen genügen bezüglich der Ionenströme und Zeitstrukturen den Anforderungen, die an eine "multi-turn"-oder an eine "single-turn"-Injektion für die Injektion in ein Synchrotron oder in ein Rapid Cycling Synchrotron gestellt werden müssen.
Eine klassische Impulsformung in EBIS-Ionenquellen wird nur durch die Energieverteilung der Ionen in der Falle, der Laufzeit der Ionen im Quellenvolumen und durch die Qualität der Schaltung von U_B beeinflusst. Der Vorteil einer erfindungsgemäß betriebenen EBIS besteht darin, dass aktiv auf die Formierung der Ausgangsionenpulse Einfluss genommen wird, indem eine spezielle Schaltimpulsformierung für U_B realisiert wird. Damit wird es möglich, die Ionenextraktionspulse den technischen Anforderungen von Beschleunigern anzupassen, wie z.B. der Multi-Turn Injektion in ein Synchrotron oder ein Rapid Cycling Medical Synchrotron.
Mit der erfindungsgemäßen Beeinflussung von Ionenextraktionspulsen können im Gegensatz zu den Möglichkeiten herkömmlich betriebener EBISlonenquellen sowohl die Form, als auch die Anstiegsflanken dieser Pulse für eine optimale Kompatibilität mit nachfolgenden Beschleunigerstrukturen beeinflusst werden.
Neben der Erzeugung von in ihrer zeitlichen Breite einstellbaren Dachionenpulsen kann der aus einer EBIS extrahierte Ionenpuls auch verkürzt werden, wie das zum Beispiel für die "single-turn" Ioneninjektion in ein Synchrotron von Bedeutung sein kann. Dies ist immer dann wesentlich, wenn es sich um EBIS mit Fallenlängen von 10 cm oder mehr handelt, da diese Fallenstrukturen im allgemeinen mehrfach segmentiert sind. Somit kann über eine individuelle Ansteuerung der Driftröhrensegmente erreicht werden, dass sich die Ionen im extraktionsseitigen Teil der Falle sammeln und dann in einem kurzen µs-Sekundenpuls extrahiert werden können.
Weitere Einzelheiten des Standes der Technik, sowie Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1:: Physikalisches Funktionsprinzip einer EBIS,
Fig. 2:: Elektrische Beschaltung einer EBIS,
Fig. 3:: C⁶⁺-Pulse, bei verschiedenen Arbeitsgasdrücken extrahiert aus einer Dresden EBIS-A mit einer Schaltgeschwindigkeit des extraktionsseitigen Fallenpotentials von 100 µs,
Fig. 4:: Maximale Ionenflugstrecke die ein Ion in der Falle nach deren Öffnen zurücklegt,
Fig. 5a:: Elektrische Beschaltung von EBIS nach dem Stand der Technik,
Fig. 5b:: Elektrische Beschaltung von EBIS zur Erzeugung von Dachionenpulsen mittels Pulsgenerator,
Fig. 5c:: Elektrische Beschaltung von EBIS zur Erzeugung von Dachionenpulsen mittels Pulsgenerator und R-C-Glättung,
Fig. 6:: Generierte C⁴⁺ Dachionenpulse, wie sie mit einem Generator mit 10 diskreten Spannungsschritten gemäß Funktionsschema siehe Fig. 7, gekoppelt mit einer RC-Glättung, erhalten wurden,
Fig. 7:: Beschaltung einer EBIS für die Kurzzeitextraktion,
Fig. 8:: Prinzipschaltbild eines arbiträren Signalgenerators zur Steuerung von U_B zur Erzeugung von Dachionenpulsen und
Fig. 9:: Öffnungscharakteristik als Potential über der Zeit.

Das in Fig. 1 dargestellte Funktionsprinzip einer EBIS beruht darauf, dass Atome in einem hochdichten Elektronenstrahl 11 durch sukzessive Elektronenstoßionisation ionisiert werden. Der aus einer hochemissiven Kathode emittierte Elektronenstrahl 11 wird im Magnetfeld einer EBIS 1 magnetisch komprimiert und kann so als effizientes Ionisationsmedium wirken. Da der Ionisationsprozess im Elektronenstrahl 11 sukzessive erfolgt, ist eine gewisse Verweildauer der Ionen 12 im Elektronenstrahl 11 erforderlich, dass heißt, es muss eine zeitlich steuerbare Ionenfalle realisiert werden. Dies wird erreicht, indem der Elektronenstrahl 11 durch ein mit elektrischen Potentialen versehenes Driftröhrenensemble 3 geschossen wird. In seiner einfachsten Form besteht das Driftröhrenensemble 3, wie in Fig. 1 abgebildet, aus drei Driftröhren. Die Ionenfalle in der EBIS 1 wird radial durch das negative Raumladungspotential des Elektronenstrahls 11 und axial durch das Anlegen spezieller positiver Potentiale an den beiden äußeren Driftröhrensektionen realisiert. Das radiale Einschlusspotential kann dabei über den Bereich der mittleren Driftröhrensektion als konstant über die z-Richtung entlang der Strahlachse angesehen werden. Somit werden die Zeiteigenschaften von extrahierten Ionenpulsen entscheidend von dem elektrischen Schaltverhalten beeinflusst, wie die axiale Ionenfalle geöffnet wird.
Der charakteristische Arbeitszyklus einer EBIS 1 ist anhand eines Driftröhrensembles 3, bestehend aus drei Driftröhren 3.1, 3.2, 3.3, in Fig. 2 dargestellt. Über Glühemission wird ein Elektronenstrom erzeugt, indem die Kathode 2 mit dem Strom I_CH bei einer Spannung U_H geheizt wird. Dabei befindet sich die Kathode 2 zusätzlich auf einem Potential -U_c. Der so formierte Elektronenstrahl folgt der z-Achse und tritt in die Ionisationszone ein, die von drei Driftröhrensegmenten 3.1, 3.2, 3.3 umschlossen ist. Die kathodenseitige Driftröhre 3.1 wirkt dabei gleichzeitig als Anode. Die Energie E_e der Elektronen wird dabei unter Vernachlässigung des Raumladungspotentials des Elektronenstrahls durch die Spannung an der mittleren Driftröhre 3.2 U₀-U_A und durch -U_c bestimmt: $E_{e} = |U_{C}| + |U_{0} - U_{A}| .$
Variiert wird die Elektronenenergie über das Einstellen von U₀. U_A erzeugt das axiale Fallenpotential für die Ionen. Die Spannung an der extraktionsseitigen Driftröhre 3.3 wird wahlweise zur Ionensammlung auf U₀+U_B1 angehoben, beziehungsweise zur Ionenextraktion auf U₀-U_B2 abgesenkt. Nach der Ionenextraktion wird der Elektronen-/Ionenstrahl im Elektronenkollektor 4 von der Elektronenkomponente separiert und die weitere Ionenextraktion erfolgt mit Hilfe einer Extraktionselektrode 5 auf dem Potential U_EX.
Üblicherweise erfolgt die Schaltung des extraktionsseitigen Fallenpotentials bis heute mit Schaltgeschwindigkeiten im Mikrosekundenbereich. Dies hat zur Folge, dass Extraktionspulsstrukturen 14, wie exemplarisch in Fig. 3 dargestellt, entstehen.
Die Bewegung der Ionen in der Falle ist in Fig. 4 dargestellt. Die Konzeption der Erfindung besteht in einer neuen Art der Quellensteuerung, bei der das extraktionsseitige Fallenpotential der EBIS, also das Schalten von U₀+U_B1 auf U₀-U_B2, mit technischen Mitteln zeitgesteuert und angepasst der Ionenenergieverteilung in der EBIS-Falle erfolgt. Die Ionen 12 in der Falle verfügen beim Öffnen der Falle über eine gewisse Energieverteilung und müssen in Abhängigkeit von ihrer aktuellen Bewegungsrichtung maximal eine Strecke von der doppelten Fallenlänge L durchfliegen, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Dabei bedeutet L die Fallenlänge und die maximale Strecke beträgt somit das Doppelte der Fallenlänge, zwei mal L. Dies ist äquivalent einer zusätzlichen Flugzeit durch die Fallenregion und spiegelt sich in der Breite des extrahierten Ionenpulses wieder.
Fig. 5a zeigt eine Quellenschaltung nach dem Stand der Technnik, wie sie zur Generierung von Pulsen, wie in Fig. 3 dargestellt, geeignet ist.
Die erfindungsgemäße elektrische Beschaltung einer EBIS zum Zwecke einer Dachionenpulserzeugung ist generalisierend in Fig. 5b und Fig. 5c dargestellt.
Fig. 5b zeigt eine zusätzliche Steuerung von U_B durch einen Spezialpulsgenerator 6 nach der Lehre der Erfindung. Als Spezialpulsgenerator 6 können unterschiedlichste Schaltungen konfigurieren, die entweder einen kontinuierlichen programmierbaren Spannungsabfall (Schaltimpulsform) ermöglichen oder auch in diskreten Schritten diesen Spannungsverlauf approximieren, der gegebenenfalls gemäß Fig. 5c mittels eines RC-Gliedes aus Widerstand 7 und Kondensator 8 noch geglättet wird.
In Fig. 6 sind die Öffnungscharakteristik 10 und Dachionenpulse 13 nach der Erfindung als generierte C⁴⁺ Dachionenpulse, auch als Dachionenimpulse bezeichnet, dargestellt, wie sie mit einem Generator mit zehn diskreten Spannungsschritten nach einem Funktionsschema gemäß Fig. 7, gekoppelt mit einer RC-Glättung, erhalten wurden.
Eine für ein solches Vorgehen charakteristische EBIS-Beschaltung für die Kurzzeitextraktion ist in Fig. 7 für ein achtfach segmentiertes Driftröhrenensemble 3 dargestellt.
Fig.8 zeigt als Ausführungsbeispiel einen arbiträren Signalgenerator 6, der isoliert auf einer Spannung von beispielsweise 20 kV aufsitzt und der nach einem Triggersignal ein arbiträr gestaltbares Signal im Bereich von 0 bis -100V erzeugt. Dabei ist der Spannungsverlauf in Zeitschritten von 100 ns oder anderen Zeitschritten programmierbar. Ein solcher Generator 6 kann zur Generierung der in Fig. 6 dargestellten Dachionenpulse verwendet werden, aber ebenso sind andere elektronische Lösungen möglich. Die hier dargestellte Lösung trägt beispielhaften Charakter, deutlich mehr Spannungsstufen sind möglich, ebenso ein über einen Funktionsgenerator generierter kontinuierlicher Schaltverlauf für U_B.
Fig. 9 zeigt das Potential U_B als zeitlich abhängigen Funktionsverlauf über der Schaltzeit t. Die Öffnungscharakteristik nach dem Stand der Technik ist schematisch mit dem Bezugszeichen 9 dargestellt und folgt diskret einem Umschalten von U₀ + B₁ auf U₀ - B₂ in einem Schritt.
Mit dem Bezugszeichen 10 sind verschiedene Varianten für eine Öffnungscharakteristik nach der Lehre der Erfindung dargestellt. Der Verlauf nach 10a folgt einem nichtlinearen Abfall des Potentials, der Verlauf nach 10b zeigt einen linearen Abfall und der Verlauf nach 10c zeigt einen Abfall in mehreren diskreten Schritten.
Quantitativ liegen die Schaltzeiten nach der Lehre der Erfindung bei einem Vielfachen der Schaltzeiten nach dem Stand der Technik.

LISTE DER BEZUGSZEICHEN

1: Elektronenstrahlionenquelle EBIS
2: Kathode
3: Driftröhren, Driftröhrenensemble
3.1: kathodenseitige Driftröhre
3.2: mittlere Driftröhrensektion
3.3: extraktionsseitige Driftröhre
4: Elektronenkollektor
5: Extraktionselektrode
6: Pulsgenerator, Signalgenerator
7: Widerstand
8: Kondensator
9: Öffnungscharakteristik nach dem Stand der Technik
10: Öffnungscharakteristik für Dachionenpuls
10a: Nichtlinearer Abfall des Potentials
10b: Linearer Abfall des Potentials
10c: Abfall in mehreren diskreten Schritten
11: Elektronenstrahl
12: Ionen
13: Dachionenpuls
14: Extraktionspulsstrukturen nach dem Stand der Technik

Claims

Verfahren zur Formierung von Dachionenpulsen aus einer Elektronenstrahlionenquelle (1), wobei das extraktionsseitige Fallenpotential zeitgesteuert zur Ionensammlung auf U₀+U_B1 angehoben und zur Ionenextraktion auf U₀-U_B2 abgesenkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungscharakteristik der Falle derart gestaltet ist, dass die Absenkung des extraktionsseitigen Fallenpotentials einem zeitlich fallenden Funktionsverlauf von U_B folgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fallenpotential dem zeitlichen Funktionsverlauf von U_B als kontinuierlicher Spannungsabfall folgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fallenpotential dem zeitlichen Funktionsverlauf von U_B in mehreren diskreten Schritten folgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zehn diskrete Schritte vorgesehen sind.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Glättung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Öffnungscharakteristik der Falle Schaltzeiten von 10µs bis 100µs in Abhängigkeit der Länge L von inneren Driftröhren der Falle angewendet werden.
Vorrichtung zur Formierung von Dachionenpulsen aus einer Elektronenstrahlionenquelle (1) mit einem Driftröhrenensemble (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Driftröhrenensemble (3) mindestens aus einer kathodenseitigen Driftröhre (3.1), einer mittleren Driftröhre (3.2) und einer extraktionsseitigen Driftröhre (3.3) aufgebaut ist und dass ein Pulsgenerator (6) zur Steuerung des Fallenpotentials vorgesehen und derart ausgebildet ist, dass das extraktionsseitige Fallenpotential zeitgesteuert zur Ionensammlung auf U₀+U_B1 angehoben und zur Ionenextraktion auf U₀-U_B2 absenkbar und die Öffnungscharakteristik der Falle derart gestaltet ist, dass die Absenkung des extraktionsseitigen Fallenpotentials einem zeitlich fallenden Funktionsverlauf von U_B folgt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulsgenerator (6) derart ausgebildet ist, dass das Fallenpotential dem zeitlichen Funktionsverlauf von U_B als kontinuierlicher Spannungsabfall folgt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulsgenerator (6) derart ausgebildet ist, dass das Fallenpotential dem zeitlichen Funktionsverlauf von U_B in mehreren diskreten Schritten folgt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulsgenerator (6) zehn diskrete Schritte realisiert.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein RC-Glied (7, 8) zur Glättung des Steuerpulses angeordnet ist und eine Glättung erfolgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass für die Elektronenstrahlionenquelle (1) eine Öffnungscharakteristik mit Schaltzeiten von 10µs bis 100µs in Abhängigkeit der Länge L der mittleren Driftröhrensektion (3.2) realisierbar ist.